JP4457938B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理装置に係わり、詳しくは、階調度の増加に対してスクリーンセルのドットが増減するドット成長特性に従って多階調の精細な表現を実現するハーフトーン処理を行う画像処理装置及び画像処理方法に関する。

例えば、レーザプリンタの多階調画像の中間調処理（ハーフトーニング）では、所定のスクリーンセルを多階調画像に敷き詰めて階調値の増加に伴って、予め定められた順番にドットを大きく成長させていく面積階調法が広く用いられている。

ところで、レーザプリンタのように、孤立ドットの再現性が悪い装置の場合には、低階調部では低線数の大きなドットになるようにスクリーンセルを構成し、中・高階調では高線数の細かいドットになるようにスクリーンセルを構成すると、低階調部では再現性が向上し、中・高階調部では精細度を向上させることが可能となる。

図１３は、従来の中間調処理に用いるスクリーンセルとそのドット成長を示す図である。

図１３（ａ）乃至（ｃ）は、低線数のスクリーンセル６０〔同図（ａ）〕を用い、変換対象の多階調画像データにおける各画素の階調値の増加に従ってスクリーンセル６０内の各ドットを所定の順番に従って成長させていき、ある階調値のドット形状が決まると〔同図（ｂ）〕、それよりも高い階調値では、そのドット形状をそのままにし、更にドットを成長させていく〔同図（ｃ）〕様子を示している。

同じく、図１３（ｄ）乃至（ｆ）は、高線数のスクリーンセル７０〔同図（ｄ）〕を用い、各画素の階調値の増加に従ってスクリーンセル７０内の各ドットを所定の順番に従って成長させて行く過程である階調値のドット形状が決まると〔同図（ｅ）〕、それよりも高い階調値では、そのドット形状をそのままにし、更にドットを成長させていく〔同図（ｆ）〕様子を示している。

このように、従来公知の中間調処理技術では、スクリーンセル内のドットは、所定の順番に従って成長していき、ある階調値のドット形状が決まると、それよりも高い階調値では、そのドット形状をそのままにし、更にドットを成長させていくことになる。

この方法では、一度大きくなったドット形状を小さくすることはできないため、一つのスクリーンセルで、低階調部は低線数スクリーン、中・高階調部は高線数スクリーンでというように、任意の階調値からスクリーン線数を切換えることは不可能である。

そこで、複数の線数のスクリーンセルを予め用意し、それを切換える技術が種々開発されている。

下記特許文献１には、インクジェットなどにように、小ドットと大ドットなど複数のドット種類を持つ多値プリンタにおいて、ハイライト部分は小ドットに連動し、濃くなるに従って大ドットに連動するようにする技術が開示されている。

また、下記特許文献２には、画像の特性（エッジ／非エッジ）で、スクリーンを低線数と高線数に切換える技術が開示されている。

また、下記特許文献２〜８の各公報には、ハイライト部の再現性を良くすることを目的として、書込みにはパルス幅変調を用い、主走査方向に２ドットで重み付けをしたディザ処理を行って、ハイライト部を低線数な再現で安定させる技術が開示されている。

特に、下記特許文献８には、画像濃度信号の種類が線画像か自然画像かを判別し、その種類に応じて最適な記録線数を選択する技術が開示されている。
特開２０００−７１４３９号公報 特開平１１−３３１５６２号公報 特開平７−２５４９８５号公報 特開平７−２５４９８６号公報 特開平７−２８３９４１号公報 特開平８−１１４９６５号公報 特開平８−１２５８６３号公報 特開平８−１５６３２９号公報

上述しように、特許文献１〜８記載の従来技術では、複数種類のスクリーンセルを予め用意し、そのスクリーンセルを、画像の特性（文字／写真、エッジ・非エッジなど）に応じて切換えたり、低濃度／高濃度などで変えていくものである。

このため、複数種類のスクリーンセルを予め用意しなければならず、また、各スクリーンセルを切換える機構を備えておく必要がある。

この従来方式では、切換えるスクリーンセル数は、プリンタの特性や目的によって異なるため、予め決められた数のスクリーンセル数では柔軟に対応できない場合が生じるという問題点があった。

また、切換え対象のスクリーンセル数の種類を増やすと、スクリーンセルの格納容量の増大や切換え制御の複雑化につながり、結果的に、装置のコスト増を招来するという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解消し、複数のスクリーンセル及びその切換え機能を必要とせず、かつ柔軟なスクリーン構造の切換えを可能にする画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理装置において、前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受け付ける受付手段と、前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して変化するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値が格納されているルックアップテーブルを有し、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する出力手段とを具備する。

請求項２記載の発明は、多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理装置において、前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受け付ける受付手段と、前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値が格納されているルックアップテーブルを有し、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する出力手段とを具備する。

請求項３記載の発明は、多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理方法において、前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受付手段により受け付け、前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して変化するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値をルックアップテーブルに格納し、出力手段により、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する。

請求項４記載の発明は、多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理方法において、前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受付手段により受け付け、前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値をルックアップテーブルに格納し、出力手段により、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する。

本発明によれば、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値が増加および減少するとともに、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して変化するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されているルックアップテーブルを有する。
また、本発明によれば、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値が増加および減少するとともに、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されているルックアップテーブルを有する。
多階調画像の各画素の入力画素値とスクリーンセル上の位置情報を受け付け、該受け付けた入力画素値と位置情報に基づき、上記入力画素値の増加に従って増減する出力画素値を上記位置情報に対応するスクリーンセル上の画素位置に対応して出力するようにしたため、一つのスクリーンセルを用いてスクリーン構造やスクリーン線数を変化させ得るドット成長方式を具現でき、低階調領域では低線数スクリーンによって安定した再現性が得られ、中・高階調領域では精細度の向上が見込める。

また、本発明では、一つのスクリーンセルを用いるため、低線数及び高線数毎に別のスクリーンを用意することも、各スクリーンの切換機能を設けることも不要であり、装置の低コスト化を実現できる。
更に、設定によってスクリーンセル構成を変えるだけでプリンタの特性にも柔軟に対応可能である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。

この画像処理装置１０は、例えば、レーザプリンタであり、データ入力部１１、ハーフトーン処理部１２、画像処理部１３、画像形成部１４を具備して構成される。

データ入力部１１は、例えば、図示しないクライアントＰＣから印刷指示された画像データを取り込んでハーフトーン処理部１２に入力する。

本発明の画像処理装置では８ビットシステムを想定しており、ハーフトーン処理部１２に入力される画像データは、各画素毎に、例えば、０から２５５の２５６階調のいずれかの階調値（画素値）を有する中間調（多階調）画像データである。

ハーフトーン処理部１２は、データ入力部１１から入力される画像データ（多階調データ）をスクリーンセルによる面積階調法を用いて例えば多値の画像に変換するハーフトーン処理を行う。

図２は、図１における画像処理装置１０のハーフトーン処理部１２の機能構成を示すブロック図である。

図２に示すように、ハーフトーン処理部１２は、入力画像（多階調画像）データの画素位置に対応したｎ×ｎの大きさを持つスクリーンセルのサイズや、当該スクリーンセルを変換対象の入力画像データにどのように敷き詰めるかの情報を設定すると共に、該設定された情報を元に、現在のスクリーンセル位置を算出する処理を行う設定部１２１、該設定部１２１により算出されたスクリーンセル位置と入力画素値からルックアップテーブル１２３のアドレスを生成するアドレス生成部１２２、入力画素値に対応して出力画素値が格納されているルックアップテーブル１２３、アドレス生成部１２２により生成（変換）されたアドレスに基づき各画素毎にその入力画素値に対応する出力画素値をルックアップテーブル１２３から読み出して画像処理部１３に出力する出力処理部１２４を備えて構成される。

かかるハーフトーン処理部１２の構成において、設定部１２１は、例えば、図３に示すように、８×８のセル配列から成るスクリーンセル５０のスクリーンセルサイズや、当該スクリーンセル５０を変換対象の入力画像データにどのように敷き詰めるかの情報を設定している。

同図において、スクリーンセル５０を構成する６４個の各セル内に記載される数値は、それぞれ、当該各セルに対応するセル番号である。

図４は、本発明に係わる画像処置装置１０のハーフトーン処理部１２におけるハーフトーン処理を示すフローチャートである。

ハーフトーン処理部１２において、クライアントＰＣから印刷対象である文書情報の多階調画像データが入力されると、アドレス生成部１２２は、該入力画像データの最初の画素の画素値を取り込む（ステップＳ１０１）と共に、設定部１２１から当該画素の画素位置、スクリーンセル５０のセルサイズなどの情報を取得し（ステップＳ１０２）、該取得した情報と該画素の画素値（入力画素値）を基にルックアップテーブル１２３のアドレスを生成し（ステップＳ１０３）、該アドレスを出力処理部１２４に渡す。

出力処理部１２４は、アドレス生成部１２２により生成（変換）されたアドレスに基づきルックアップテーブル１２３を参照し（ステップＳ１０４）、該アドレスに対応する出力画素値をルックアップテーブル１２３から読み出し、出力画素値として画像処理部１３に出力する（ステップＳ１０５）。

入力画像データの最初の画素に対する出力画素値への変換処理が終わると、引き続き、アドレス生成部１２２は次の画素があるか否かをチェックし（ステップＳ１０６）、次の画素がある場合には（ステップＳ１０６ＹＥＳ）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３を経て当該画素の画素位置、入力画素値に基づくアドレス変換処理を行い、この変換したアドレスを出力処理部１２４に送出して、該アドレス（当該画素の入力画素値）に対応する出力画素値をルックアップテーブル１２３から読み出して画像処理部１３に出力させる処理（ステップＳ１０４→Ｓ１０５）を行わせる。

上記ステップＳ１０１からＳ１０５までの処理を、次の画素があると判定される期間（ステップＳ１０６ＹＥＳ）続行し、この間、次の画素がないと判定された場合（ステップＳ１０６ＮＯ）、全画素の処理が終了したと判断して一連のハーフトーン処理（入力多値画像から出力多値画像への変換処理）を終了する。

図５は、ハーフトーン処理部１２におけるハーフトーン処理動作を示す概念図である。

図５において、ハーフトーン処理部１２は、入力側である例えばクライアントＰＣから印刷対象文書の画像データ（０〜２５５の階調値を持つ各画素の集合）の入力を受けると、該入力画像データの最初の画素（ａ１１）を取込み、該画素（ａ１１）に対応するルックアップテーブル１２３のアドレスを求め、このアドレスに基づきルックアップテーブル１２３から該当する出力画素値を読出す。

ここで、当該入力画像データの全画素の領域を対象にスクリーンセル５０を敷き詰めてハーフトーン処理を行うが、その際、最初の６４個分の画素にスクリーンセル５０を敷き詰めた状態で、当該６４個分の画素に対応する出力画素値を順次読み出す。

すなわち、ルックアップテーブルテーブル１２３には、複数の異なる入力画素値に対応して、各々、スクリーンセル５０の各セル番号毎の出力画素値が格納されており、本発明では、該スクリーンセル５０として８×８セル配列のもの（図３参照）を用いるため、１つの画素ａ１１の入力画素値に対応して１個の出力画素値が読み出される。

図５において、スクリーンセル５０の各セル内の数値は、上段が当該セルのセル番号を示し、下段が当該セル番号の出力画素値を表わしている。

但し、図５の例では、スクリーンセル５０内の各セルの出力画素値は、この時の入力画素値に対応した値となっていない。

これは、１つの画素の入力画素値に対応する出力画素値の値として、０〜２５５までの８刻みの３２階調分の出力画素値があり得ることを例示したものであって、実際には、例えば、入力画素ａ１１に対する処理時にはスクリーンセル５０内の対応したセルには当該入力画素値（この例では、８）に対応する出力画素値が配置されることになる。

その後、ハーフトーン処理部１２では、入力画像データの最後の画素になるまで、上述したように、各画素を順次取り込み、該画素の入力画素値に対応する出力画素値をルックアップテーブル１２３から求めて画像処理部１３に順次送出する処理を続ける。

この処理に対して、画像処理部１３は、ハーフトーン処理部１２から出力される各画素の出力画素値（０，８，１６，…，２５５）を順次取り込んで、例えば、図６に示す如く、各画素毎にその出力画素値をスクリーンセル５０のセル配列（８×８）でまとめて画像メモリ１３１内の当該各画素に対応する領域に展開する。

これにより、ハーフトーン処理部１２で入力画像データの全ての画素に対する出力画素値の読み出しが終了した時には、画像メモリ１３１上に、これら全画素について各々の画素毎に出力画素値がスクリーンセル５０のセル配列（８×８）で展開され、その結果として、入力画像データの全域に各画素毎にスクリーンセル５０を敷き詰めて当該各画素を多階調画像に変換するハーフトーン処理が完了する。

かかるハーフトーン処理によって、入力画像データの全ての画素に対応する出力画素値の展開（出力画像データへの変換）が完了すると、画像処理部１３は、この画像メモリ１３１に展開された出力画素値を、例えば、図６に矢印で示すように、１ラインずつ読出走査することにより、順次、画像形成部１４に転送する。

画像形成部１４では、画像処理部１３から転送される出力画素値（０，８，１６，…，２５５）に基づき、当該画素値に応じてレーザ露光装置のレーザ光量（パルス幅）を調整しつつ１ラインずつ最終ラインまで露光走査を行って感光体上に１ページ分の静電潜像を形成した後、該静電潜像の現像（トナー画像化）、トナー画像の記録媒体への転写、加熱定着といった一連の電子写真プロセスを経て記録媒体上に入力画像データに対応する中間調画像を印刷出力する。

上述した一連の処理において、入力画像データを対象とするハーフトーン処理部１２でのハーフトーン処理による変換後の画像データの画素値（出力画素値）は、レーザプリンタである本発明の画像処理装置１０の場合には、レーザ露光装置の１画素内のレーザパルス幅に置き換えられる。

ここで、画像処理部１３から画像形成部１４に入力される出力画素値は、ハーフトーン処理部１２において、０〜２５５のいずれかの値を持つ入力画素値を、スクリーンセル５０を用いて、各画素毎に、０，８，１６，…，２５５（８〜２４８までは８刻み：２４８の次は２５５）の３２階調分のいずれかの値に変換したものであった（図５参照）。

これにより、画像形成部１４は、画像処理部１３から上記出力画素値（０，８，１６，…，２５５）の転送を受けて、例えば、図７に示すレーザパルス出力タイミングチャートに従い、レーザ露光装置から当該各出力画素値に対応するパルス幅を有するレーザを出力して露光走査を行う。

図７からも分かるように、出力画素値が零（０）の場合〔図７（ａ）〕にはレーザが出力されず（レーザの消灯）、出力画素値が２５５の場合〔図７（ｄ）〕はレーザが最大パルス幅（＝ｔ１）で出力される（レーザのフル点灯）。また、その間の出力画素値（８，１６，…，２４８）については、同図（ｂ），（ｃ）に例示するように、各画素値に応じたパルス幅（ｔ１１，ｔ１２，…）でレーザを出力して露光走査を行なう。

この露光走査において、レーザの出力パルス幅は、当該画素の印刷濃度に反映され、パルス幅が長いほど、濃い濃度で印刷される。

これにより、図６に示す画像メモリ１３１に展開された変換後の画像データは、各画素がその出力画素値に対応する濃度（出力画素値＝０では白、出力画素値＝２５５では全黒、その間の値では数字が大きいほど高濃度）で塗りつぶされたドットパターン（図１０、図１２参照）で印刷され、結果として、入力多値画像をスクリーンセル５０による面積階調法を用いて多値の画像として再現できる。

以上の如く、本発明の画像処理装置１０では、ハーフトーン処理部１２において、０〜２５５の画素値（階調）を持つ入力多値画像データを、スクリーンセル５０による面積階調法を用いて、各画素毎に、３２階調で表現される８×８配列の多値画像データに変換するハーフトーン処理機能を有する。

特に、本発明の画像処理装置１０では、ハーフトーン処理部１２が、１つのスクリーンセル５０を用い、入力画像データの各画素毎の階調増加に対して、スクリーンセル５０中の塗りつぶすドット数が任意のスクリーン線数を基本とする単調増加に従うのではなく、入力画像データの各画素毎の階調増加に対して増減するドット成長特性に従って入力画像データを面積階調データに変換するハーフトーン処理機能を備える点を特徴としている。

以下、本発明に係わるハーフトーン処理機能について各実施例毎に詳しく説明していく。

実施例１に係わる画像処理装置１０は、図２のブロック図に示す機能構成から成るハーフトーン処理部１２を備えている。

この図２に示すハーフトーン処理部１２の構成中、設定部１２１では、図３に示す８×８のセル（各々１〜６４のセル番号を有する）配列から成るスクリーンセル５０の運用に関する画素位置やセルサイズ等の設定を行っている。

また、本実施例では、図２に示す構成中のルックアップテーブル１２３については、上記スクリーンセル５０を用いることを前提に、例えば、図８に示すデータ内容を格納するルックアップテーブル１２３ａを用いている。

このルックアップテーブル１２３ａには、スクリーンセル５０における１〜６４のセル番号（図８では、１，２，１０，１６，３６のセル番号しか記載されていないが１〜６４の全てのセル番号が記憶される）毎の出力画素値が入力画素値（入力値）のそれぞれの値に対応して記憶されている。

なお、入力画素値については、図８では、０〜１２９までしか記載されていないが、実際には１２９以降、２５５の値まで記憶されるものである。

一方、アドレス生成部１２２には、ルックアップテーブル１２３ａにおける各入力画素値と該各入力画素値の記憶アドレスの対応関係を示す入力値／アドレス変換テーブルを保持している。

これにより、アドレス生成部１２２は、入力画像データから各画素の入力画素値を順番に抽出し、該抽出した入力画素値に対応するアドレスを上記入力値／アドレス変換テーブルから求めて当該入力画素値を対応するアドレスに変換して出力処理部１２４に通知する。

出力処理部１２４では、アドレス生成部１２２により変換されたアドレスをキーにルックアップテーブル１２３ａを検索することで、該アドレスに記憶された入力画素値に対応するセル番号１〜６４の各セルの出力画素値を読み出して出力する。

ここで、図８におけるルックアップテーブル１２３ａのデータ内容について、入力画素値の変化に対する各セル番号毎の出力画素値の変化を観察してみる。

ルックアップテーブル１２３ａ中、例えば、セル番号１のセルについては、入力画素値が０〜７までは出力画素値が０から３２刻みで出力画素値２４４まで順次増大していき、入力画素値が８〜１２９の間は出力画素値が２５５に保たれる。

また、セル番号２のセルについては、入力画素値が０〜５６の間は出力画素値が０であり、入力画素値が５７〜６４の間は出力画素値は３２から２５５まで増加していき、更に、入力画素値が６５以上になると出力画素値は零（＝０）に戻り、以降、出力画素値は０に保たれる。

また、セル番号１０のセルについては、入力画素値が０〜６４の間は出力画素値が０であり、入力画素値が６５〜９５の間は出力画素値は８から８刻みで２４８まで増大していき、更に、入力画素値が９６以上の場合には出力画素値は２５５に保たれる。

また、セル番号１６のセルについては、入力画素値が０〜４８の間は出力画素値が０であり、入力画素値が４９〜５５の間は出力画素値が３２から３２刻みで２２４まで増大していき、入力画素値が５６〜６４までは出力画素値が２５５に保たれ、その後、入力画素値が６５以上になると出力画素値が一旦０に戻り、以降、入力画素値が１２９までの間は出力画素値が０に保たれる。

また、セル番号３６のセルについては、入力画素値が０〜２４の間は出力画素値が０であり、入力画素値が２５〜３１の区間は出力画素値が３２から３２刻みで２２４まで増大していき、入力画素値が３２〜６４までは出力画素値が２５５に保たれ、入力画素値が６５では出力画素値が一旦０に戻り、その後、９６までは出力画素値が０を保ち、更に、入力画素値が９７〜１２７間での区間は出力画素値が８から８刻みで２４８まで増大していき、入力画素値が１２８及び１２９では出力画素値が２５５となる。

図９は、セル番号３６のセルにおけるテーブルデータ変化曲線を示す図である。この図からも分かるように、セル番号３６のセルにおける出力画素値は、入力画素値が増加するに従って零（＝０）から単調増加し（入力画素値＝２４〜３２の区間）、その後一旦零に戻って（入力画素値＝６４の時）再び単調増加（入力画素値＝９６〜１２９）するように変化する。

以上、入力画素値の変化に対する幾つかのセルについての出力画素値の変化の例を挙げたように、実施例１に係わる画像処理装置１０のルックアップテーブル１２３ａは、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値を増加および減少するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されているデータ領域のアドレスを含むものである。

中でも、セル番号３６のセル等のように、入力画素値が増加するに従って零（＝０）から単調増加し、その後一旦零に戻って再び単調増加するように入力画素値に対応する出力画素値がアドレスに対応して格納されているものである。

次に、かかるデータ構造のルックアップテーブル１２３ａを用いた場合のハーフトーン処理部１２でのハーフトーン処理に基づくスクリーンセルドット成長について図１０を参照して説明する。

図１０において、同図（ａ）は、入力画素値が５２の場合〔この時のスクリーンセル５０内の全セル領域に対する点灯セル（出力画素値が零以外のセル）の面積比率は、２０．３１２５パーセント〕におけるスクリーンセル５０のドットパターンを示している。

同様に、図１０（ｂ）は入力画素値が６４の場合（面積比率＝２５パーセント）の、同図（ｃ）は入力画素値が６５の場合（面積比率＝２５パーセント）の、同図（ｄ）は入力画素値が１１２の場合（同、面積比率＝４３．７５パーセント）のスクリーンセル５０のドットパターンをそれぞれ示したものである。

図１０において、入力画素値が５２の場合、ルックアップテーブル１２３ａ（図８のＡＤ５２参照）からは、セル番号１及び３６の各セルについては２５５、セル番号２及１０の各セルについては各々が０、セル番号１６のセルについては１２８、…という出力画素値が読み出され、その結果、全てのセルについて読み出された出力画素値をスクリーンセル５０の各々該当するセル領域に配置した場合（実際には、当該配置に従って当該入力画素値に対応するパルス幅のレーザ出力によって印刷した場合に相当）のドットパターンは同図（ａ）に示すようになる。

図１０（ａ）において、幾つかのセルに着目すると、セル番号１、３６の各セルは、読み出された出力画素値＝２５５に対応して点灯（フル点灯）され、セル番号２，１０の各セルは、読み出された出力画素値＝０に対応して消灯状態にある。また、セル番号１６のセルは読み出された出力画素値＝１２８に対応するパルス幅〔フル点灯よりも短いパルス幅：出力画素値に対応する〕で点灯される。

同様に、出力画素値として８，１６，…，２４８が読み出された各番号のセルは、それぞれ、当該出力画素値に対応するパルス幅での点灯状態となる。

また、図１０において、入力画素が６４の場合、ルックアップテーブル１２３ａ図８のＡＤ６４参照）からは、セル番号１、２、１６及び３６の各セルについては各々２５５、セル番号１０の各セルについては０、…という出力画素値が読み出される結果、この時のスクリーンセル５０のドットパターンは同図（ｂ）に示すようになる。

図１０（ｂ）において、幾つかのセルに着目すると、セル番号１，２，１６，３６の各セルは読み出された出力画素値２５５に対応して点灯（フル点灯）され、セル番号１０のセルが読み出された出力画素値＝０に対応して消灯される。

また、図１０において、入力画素値が６５の場合、ルックアップテーブル１２３ａ（図８のＡＤ６５参照）からは、セル番号１、２、１０、１６、３６、…の各セルについて各々２５５、０、８、０、０、…の出力画素値が読み出される結果、この時のスクリーンセル５０のドットパターンは同図（ｃ）に示すようになる。

図１０（ｃ）において、幾つかのセルに着目すると、セル番号１のセルは読み出された出力画素値２５５に対応して点灯（フル点灯）され、セル番号２、１６、３６の各セルは読み出された出力画素値＝０に対応して消灯され、セル番号１０のセルは読み出された出力画素値＝８に対応するパルス幅で点灯される。

また、図１０において、入力画素値が１１２の場合、ルックアップテーブル１２３ａ（図８のＡＤ１１２参照）からは、セル番号１、２、１０、１６、３６、…の各セルについて各々２５５、０、２５５、０、１２８、…の出力画素値が読み出される結果、この時のスクリーンセル５０のドットパターンは同図（ｄ）に示すようになる。

図１０（ｄ）において、幾つかのセルに着目すると、セル番号１、１０の各セルは読み出された出力画素値２５５に対応して点灯（フル点灯）され、セル番号２、１６の各セルは読み出された出力画素値＝０に対応して消灯され、セル番号３６のセルは読み出された出力画素値＝１２８に対応するパルス幅で点灯される。

ここで、図１０（ａ）〜（ｄ）の各スクリーンドットパターンの比較を通して、図８に示すデータ構造のルックアップテーブル１２３ａを用いた場合のスクリーンセルドット成長について検証してみる。

図１０において、入力画素値＝５２〔同図（ａ）〕〜入力画素値＝６４〔同図（ｂ）〕への変化に際して出力画素値が増加したセル番号２のセルに着目してみると、該セルは、入力画素値＝６４〔同図（ｂ）〕〜入力画素値＝６５〔同図（ｃ）〕に変化した際には一旦消灯（出力値＝０）する。

この時（入力画素値の６４〜６５への変化時）、入力画素値＝６４の時に点灯状態であったセル番号８，１６，２１、２７、２８、３６、３８、４４、４９、６３の各セル（ドット）もセル番号２のセルと同様に消灯する〔同図（ｃ）参照〕。

これに代わって、セル番号５、１１、１５、１９、２３、２５、３３、４３、４７、５１、５５、６１の各セルについては、入力画素値＝６４の時には消灯（出力値＝０）していたもの〔同図（ｂ）参照〕を、入力画素値＝６５になった時には点灯（出力値＝２５５）とする〔同図（ｃ）参照〕。

これにより、入力画素値が６４〜６５に変化することにより、スクリーンセル５０の形状は、同図（ｂ）における低線数（線数＝５）の状態から同図（ｃ）における高線数（線数＝１０）の状態に切り換わる。

その後、入力画素値＝６５〔同図（ｃ）〕〜入力画素値＝１１２〔同図（ｄ）〕への変化に際しては、高線数スクリーンのドット成長を基本に、セル番号４、８、１０、１４、１８、２２、２８、３２、３６、４０、４２、４６、５０、５４、６０、６４の各セルの出力値を入力画素値の増加に従って順次増加させ、同図（ｄ）に示すようなドットパターンとする。

このように、入力画素値６４を境にスクリーン形状を低線数から高線数へと切換可能にする運用は、図８に示すように、入力画素値が増加するに従って零から単調増加し、入力画素値が６４を超えると一旦零に戻って再び入力画素値の増加に従って単調増加する等、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値が増加および減少する特性を持つスクリーンセル番号が混在するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されているルックアップテーブル１２３ａを採用したことにより実現できるものである。

かかる本実施例の構成によれば、スクリーンセル５０の各セルの点灯と消灯を制御することにより、一つのスクリーンセル５０を用いて低線数から高線数へスクリーン構造を切換えることができ、単一のルックアップテーブルを用いて低階調部と高階調部とでスクリーン線数が異なる画像を形成することができる。

具体的には、ある入力画素値以下の低階調領域（本実施例では、入力画素値が０〜６４の領域）は低線数スクリーンによって安定した再現が得られ、その結果として階調性が良くなり、また、中・高階調領域（同、入力画素値が６５以上の領域）では高線数スクリーンを用いて再現画像の精細度を向上させることができる。

なお、本実施例の説明では、２種類のスクリーン線数の切換え例を挙げているが、３種類以上のスクリーン線数を切換えることについても同様の手法で対応可能である。

また、上記の説明によれば、入力多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて多値の画像に変換する例を挙げているが、２値の画像に変換することも可能である。

この場合には、例えば、図８におけるルックアップテーブル１２３ａで各スクリーンセル番号に対応して設定されている出力画素値０〜２５５を対象として、０〜１２９未満は「０」に、１２９以上は「１」に置き換えて読み出し出力する置換・読出処理機能を付加すれば良い。

また、本実施例では、１つのスクリーンセルを用いてスクリーン線数を切換える場合において、例えば、図１０に示すように、線数５のスクリーン〔同図（ｂ）〕を、ある入力画素値を境に、線数１０のスクリーン〔同図（ｃ）〕に切換えるというような設定であったが、これに限らず、例えば、低階調領域、中階調領域、高階調領域等に合わせて、線数５→線数６→線数７…というように、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して増加するような運用も可能である。

この場合には、実施例１で用いたルックアップテーブル１２３ａに代えて、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値を増加および減少するように入力画素値に対応する出力画素値が格納される（この部分のデータ設定は、ルックアップテーブル１２３ａと同じ）ことを前提にしつつも、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して増加するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されたルックアップテーブルを採用すれば良い。

実施例２に係わる画像処理装置１０は、図２のブロック図に示す機能構成から成るハーフトーン処理部１２を備え、該構成中、設定部１２１では、スクリーンセル５０（図３参照：セル構成は実施例１と同じ）に関して、後で詳しく述べるように、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成し得るような運用に適応する画素位置やセルサイズ等の設定を行っている。

また、本実施例では、図２に示す構成中のルックアップテーブル１２３については、例えば、図１１に示すデータ内容を格納するルックアップテーブル１２３ｂを採用している。

このルックアップテーブル１２３ｂには、スクリーンセル５０における１〜６４のセル番号（図１１では、２，７，１４，１５，２２，２３，２７，３０のセル番号しか記載されていないが１〜６４の全てのセル番号が記憶される）毎の出力画素値が入力画素値（入力値）の各値に対応して記憶されている。

なお、入力画素値については、図１２では、６４〜９６までしか記載されていないが、実際には０〜２５５の値まで記憶されるものである。

一方、アドレス生成部１２２は、ルックアップテーブル１２３ｂにおける各入力画素値と該各入力画素値の記憶アドレスの対応関係を示す入力値／アドレス変換テーブルを保持しており、入力画像データから各画素の入力画素値を順番に抽出し、該抽出した入力画素値に対応するアドレスを上記入力値／アドレス変換テーブルから求めて当該入力画素値を対応するアドレスに変換して出力処理部１２４に通知する。

出力処理部１２４では、アドレス生成部１２２により変換されたアドレスをキーにルックアップテーブル１２３ｂを検索することで、該アドレスに記憶された入力画素値（６４〜９６）に対応するセル番号１〜６４の各セルの出力画素値を読み出して出力する。

ここで、図１１におけるルックアップテーブル１２３ｂのデータ内容について、入力画素値の変化に対する各セル番号毎の出力画素値の変化を観察してみる。

ルックアップテーブル１２３ｂ中、例えば、セル番号２のセルについては、入力画素値が６４〜７２までは出力画素値が２５５に保たれ、入力画素値が７３〜８０までは出力画素値が２２４から３２刻みで０まで順次減少していき、以後、入力画素値が８１〜９６までの間は出力画素値が０に保たれる。

また、セル番号７、３０の各セルについては、共に、入力画素値が６４〜７１までは出力画素値が０から３２刻みで出力画素値２４４まで順次増大していき、以後、入力画素値が７２〜９６までの間は出力画素値が２５５に保たれる。

また、セル番号１４のセルについては、入力画素値が６４〜８０の間は出力画素値が０であり、入力画素値が８１〜８７の間は出力画素値が３２から２２４まで３２刻みで増加していき、更に、入力画素値が８８以上になると出力画素値は２５５に保たれる。

また、セル番号１５、２２の各セルについては、共に、入力画素値が６４〜７２の間は出力画素値が０であり、入力画素値が７３〜７９の間は出力画素値が３２から２２４まで３２刻みで増加していき、更に、入力画素値が８０以上になると出力画素値は２５５に保たれる。

また、セル番号２３のセルについては、入力画素値が６４〜８８の間は出力画素値が０であり、入力画素値が８９〜９５の間は出力画素値が３２から２２４まで３２刻みで増加していき、入力画素値が９６の時には出力画素値は２５５となる。

また、セル番号２７のセルについては、入力画素値が６４の時には出力画素値が２５５で、入力画素値が６５〜７２の間は出力画素値が２２４から０まで３２刻みで減少していき、入力画素値が７３以上の時には出力画素値は０に保たれる。

以上、入力画素値の変化に対する幾つかのセルについての出力画素値の変化の例を挙げたように、実施例２に係わる画像処理装置１０のルックアップテーブル１２３ｂは、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値を増加および減少するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されているデータ領域のアドレスを含むものであり、特に、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように入力画素値に対応する出力画素値がアドレスに対応して格納されているものである。

以下、かかるデータ構造のルックアップテーブル１２３ｂを用いた場合のハーフトーン処理部１２でのハーフトーン処理に基づくスクリーンセルドット成長について図１２を参照して説明する。

図１２において、同図（ａ）は、入力画素値が６４の場合〔この時のスクリーンセル５０内の全セル領域に対する点灯セル（出力画素値が零以外のセル）の面積比率は、２５パーセント〕におけるスクリーンセル５０のドットパターンを示している。

同様に、同図（ｂ）は入力画素値が６８の場合（同、面積比率＝２６．５６２５パーセント）の、同図（ｃ）は入力画素値が７２の場合（同、面積比率＝２８．１２５パーセント）の、同図（ｄ）は入力画素値が７６の場合（同、面積比率＝２９．６８７５パーセント）の、同図（ｅ）は入力画素値が８０の場合（同、面積比率＝３１．２５パーセント）の、同図（ｆ）は入力画素値が９６の場合（同、面積比率＝３７．５パーセント）のスクリーンセル５０のドットパターンをそれぞれ示したものである。

図１２において、入力画素値が６４の場合、ルックアップテーブル１２３ｂ（図１１のＡＤ６４参照）からは、セル番号２、２７の各セルについては２５５、セル番号７、１４、１５、２２、２３及３０の各セルについては各々が０、…という出力画素値が読み出され、その結果、全てのセルについての読み出された出力画素値をスクリーンセル５０の該当するセル位置に配置した場合のスクリーンドットパターンは同図（ａ）に示すようになる。

また、入力画素値が６８の場合、ルックアップテーブル１２３ｂ（図１１のＡＤ６８参照）からは、セル番号２のセルについては２５５、セル番号７、２７及び３０の各セルについては１２８、セル番号１４、１５、２２及び２３の各セルについては各々が０、…という出力画素値が読み出される結果、全てのセルについての読み出された出力画素値を該当セル位置に配置した場合のスクリーンドットパターンは同図（ｂ）に示すようになる。

また、入力画素値が７２の場合、ルックアップテーブル１２３ｂ（図１１のＡＤ７２参照）からは、セル番号２、７及び３０の各セルについては２５５、セル番号１４、１５、２２、２３及び２７の各セルについては各々が０、…という出力画素値が読み出される結果、全てのセルについての読み出された出力画素値を該当セル位置に配置した場合のスクリーンドットパターンは同図（ｃ）に示すようになる。

また、入力画素値が７６の場合、ルックアップテーブル１２３ｂ（図１１のＡＤ７６参照）からは、セル番号２、１５及び２２の各セルについては１２８、セル番号７及び３０の各セルについては２５５、セル番号１４、２３及び２７の各セルについては各々が０、…という出力画素値が読み出される結果、全てのセルについての読み出された出力画素値を該当セル位置に配置した場合のスクリーンドットパターンは同図（ｄ）に示すようになる。

また、入力画素値が８０の場合、ルックアップテーブル１２３ｂ（図１１のＡＤ８０参照）からは、セル番号２、１４、２３及び２７の各セルについては０、セル番号７、１５、２２及び３０の各セルについては２５５、…という出力画素値が読み出される結果、全てのセルについての読み出された出力画素値を該当セル位置に配置した場合のスクリーンドットパターンは同図（ｅ）に示すようになる。

更に、入力画素値が９６の場合、ルックアップテーブル１２３ｂ（図１１のＡＤ９６参照）からは、セル番号２、２７の各セルについては０、セル番号７、１４、１５、２２、２３及び３０の各セルについては２５５、…という出力画素値が読み出される結果、全てのセルについての読み出された出力画素値を該当セル位置に配置した場合のスクリーンドットパターンは同図（ｆ）に示すようになる。

ここで、図１２（ａ）〜（ｆ）の各スクリーンドットパターンの比較を通して、図１１に示すデータ構造のルックアップテーブル１２３ｂを用いた場合のスクリーンセルドット成長について検証してみる。

まず、入力画素値６４〜入力画素値７２へ変化する場合のスクリーンドット成長過程をセル番号７、２７、３０を例に挙げて説明する。

入力画素値＝６４の時〔図１２（ａ）〕には、セル番号２７のセルはフル点灯状態にあり、セル番号２７及び３０の各セルは、消灯状態にある。

その後、入力画素値の増加に対しては、同じ線数を保ちながらスクリーン形状を入力画素値＝６４の時のドット型から細い線型に変化させるべく、セル番号２７のセルのドットを徐々に小さくしていく一方で、セル番号７、３０の各セルについてはドットを徐々に大きくしていく。

例えば、セル番号２７のセルは入力画素値＝６４の時〔図１２（ａ）〕の出力画素値は２５５であるが、これ以後、入力画素値が増加するのに合わせて出力画素値を３２ずつ減少させていき、入力画素値＝７２の時〔図１２（ｃ）〕には出力画素値が０（消灯）となるようにする。

これと同時に、セル番号７、３０の各セルについては、入力画素値＝６４の時〔図１３（ａ）〕から入力画素値が増加するのに合わせて出力画素値を３２ずつ増加させていき、入力画素値＝７２の時〔図１２（ｃ）〕には出力画素値がフル点灯（２５５）になるようにする。

これにより、図１２（ｂ）における入力画素値＝６８の時のセル番号７，２７，３０の各セルの点灯状態は、入力画素値＝６４〜入力画素値＝７０に変化する場合の途中の状態をとることとなる。

このようにして、入力画素値＝６４から入力画素値＝７０への変化に際しては、滑らかな階調の増加を維持しながら、スクリーンパターンを変化させる。

同様にして、入力画素値＝７２〔図１２（ｃ）〕→入力画素値＝７６〔図１２（ｄ）〕→入力画素値＝８０〔図１２（ｅ）〕への変化（入力画素値に増加）に際しては、セル番号２、３８の各セルの出力画素値を減少させ、これと同時に、セル番号１５、２２、４３、５０の各セルの出力値を増加させていく。

更に、入力画素値＝８０〔図１２（ｅ）〕→入力画素値＝９０〔図１２（ｆ）〕への変化に際しては、セル番号１４、５１のなどのセルも増加させてライン型のパターンでドットを成長させる。

このようにして、入力画素値＝６４の時〔図１２（ａ）〕のドット型のパターンから入力画素値＝９６の時〔図１２（ｆ）〕ライン型のパターンへとドットパターンを変化させることができる。この間、スクリーンセル５０の線数は変わらず、同じスクリーン線数に維持される。

このようなドットパターンの変化は、図１１に示すデータ内容を格納したルックアップテーブル１２３ｂを用いることで実現できる。

このように、本実施例では、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値を増加および減少するように入力画素値に対応する出力画素値が格納され、特に、入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されたルックアップテーブル１２３ｂを用いることで、同じ線数のスクリーンでもドットパターン形状を階調の特性に応じて自由に変化させることができ、プリンタエンジン（画像形成部１４）特性に最適なスクリーン設計が可能になる。

なお、本実施例おいても、入力多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて多値の画像に変換する場合に限らず、実施例１と同様、例えば、図１１におけるルックアップテーブル１２３ｂで各スクリーンセル番号に対応して設定されている出力画素値０〜２５５を対象として、０〜１２９未満は「０」に、１２９以上は「１」に置き換えて読み出し出力する置換・読出処理機能を付加することで、２値の画像に変換することも可能である。

また、上述した実施例１、２共に、一つのスクリーンセル５０を用いることが基本であるため、低線数及び高線数毎に別のスクリーンを用意することも、各スクリーンの切換機能を設けることも不要であり、装置の低コスト化を実現できる。

また、設定部１２２の設定によりスクリーンセル構成を変えるだけで、プリンタの特性にも柔軟に対応できる。

また、本発明の構成によれば、スクリーンセル５０内でドット位置をずらすことが容易であることから、モアレなどの回避が可能であり、微妙なパターンの変化を作り出せるため、ドットゲインによる階調ジャンプを防止することも可能である。

なお、上記実施例１，２では、入力画素値の増加に従って出力画素値が増減するドット成長方法を具現するためにルックアップテーブル１２３を用いた例を挙げたが、ルックアップテーブル１２３を用いないで本ドット成長方法を実現することもでき、この場合には、例えば、変化点と増減率だけをレジスタに格納しておいて、その間は直線的に補間計算で求める等の手段を講じれば良い。

本発明は、多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理装置に適用でき、入力画素値の増加に従って対応する出力画素値を増加および減少するように入力画素値に対応する出力画素値が格納されたルックアップテーブルを用いることで、複数のスクリーンセル及びその切換え機能を必要とせず、かつ柔軟なスクリーン構造の切換えを可能にする。

本発明に係わる画像処理装置の機能構成を示すブロック図。 図１におけるハーフトーン処理部の機能構成を示すブロック図。 ハーフトーン処理に用いるスクリーンセルの構成を示す図。 ハーフトーン処理部におけるハーフトーン処理を示すフローチャート。 ハーフトーン処理部におけるハーフトーン処理動作を示す概念図。 ハーフトーン処理後の変換データの展開状態を示す概念図。 レーザ露光装置におけるレーザパルス出力形態を示すタイミングチャート。 実施例１で用いるルックアップテーブルのデータ内容を示す表図。 実施例１におけるセル番号３６のセルのテーブルデータ変化曲線を示す図。 実施例１に係わるスクリーンドット成長を示す図。 実施例２で用いるルックアップテーブルのデータ内容を示す表図。 実施例２に係わるスクリーンドット成長を示す図。 従来の中間調処理に用いるスクリーンセルとそのドット成長を示す図。

符号の説明

１０…画像処理装置、１１…データ入力部、１２…ハーフトーン処理部、１２１…設定部、１２２…アドレス生成部、１２３，１２３ａ，１２３ｂ…ルックアップテーブル、１２４…出力処理部、１３…画像処理部、１３１…画像メモリ、１４…画像形成図、５０…スクリーンセル

Claims (4)

1. 多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理装置において、
   前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受け付ける受付手段と、
   前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して変化するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値が格納されているルックアップテーブルを有し、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する出力手段と
   を具備する画像処理装置。
2. 多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理装置において、
   前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受け付ける受付手段と、
   前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値が格納されているルックアップテーブルを有し、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する出力手段と
   を具備する画像処理装置。
3. 多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理方法において、
   前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受付手段により受け付け、
   前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数が連続して変化するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値をルックアップテーブルに格納し、
   出力手段により、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する
   画像処理方法。
4. 多階調画像をスクリーンセルによる面積階調法を用いて２値若しくは多値の画像に変換する画像処理方法において、
   前記多階調画像の各画素の入力画素値と前記スクリーンセル上の位置情報を受付手段により受け付け、
   前記入力画素値の増加に従って対応する前記出力画素値が増加および減少するとともに、前記入力画素値が増加するに従ってスクリーン線数は一定に保持されるが、ドット位置が異なる画像を形成するように前記入力画素値に対応する前記出力画素値をルックアップテーブルに格納し、
   出力手段により、前記受付手段で受け付けた入力画素値と前記位置情報に基づき前記ルックアップテーブルを参照して、前記位置情報に対応する前記スクリーンセル上の画素位置に対応する前記出力画素値を出力する
   画像処理方法。

Images